不等號的意義:
【範例】: 求一元一次方程式,2 x + 3 = 4 x -5 的解?
解 : 2 x +3 = 4 x -5 2 x -4 x = -5-3
-2 x = -8 2 x = 8
x = 4
在此 2 x +3=4 x -5 我們稱為一元一次方程式,若我們將等號換為不等號。
2 x + 3 > 4 x -5 2 x + 3
³
4 x -5 2 x + 3 < 4 x -5 2 x + 3£
4 x -5則形如上列的式子,我們稱為一元一次不等式。
【範例】: 下面的形式都稱為一元一次不等式:
(1) 3 x -2>4 、 (2) 3 x -1
³
5 x -3 、 (3) -2 x +5<3 x +4£
8 x +3 (4) | 2 x -1 |<5 、 (5) |-4 x +1|³
5【範例】: 身體質量指數=
) (m (kg) 身高的平方 2
體重 。依照衛生署的資料指出,13 歲的學生
的身體質量指數如果大於 24.8(男生)或 24.6(女生),就視為過重。
試用符號和不等號來表示這個條件。
解 :
如果體重用 w 公斤表示,身高以h公尺表示,則上面建議的過重標準,
可以表示為: 2 h
w >24.8(男生)或 2 h
w >24.6(女生)。
【範例】:下列哪一組數滿足不等式 c < a -b:
(1) a =0,b=-1, c =1 (2) a =1.3,b=1, c =0.1 解 :
(1) ∵ a -b=0-(-1)=1, c =1,∴ c = a -b=1 (不符合)
(2) ∵ a -b=1.3-1=0.2, c =0.1,∴ c =0.1< a -b=0.2 (符合) 答:第二組滿足不等式 c < a -b
E70201 h ³ 120 和 a £ 80 的意義:
在前面的例子,因為語意明確,所以比較不會引起混淆。下面我們來看兩個敘述的 意義,在生活上常常會引起混淆。
【範例】:身高在 120 公分以上要買全票。
說明 :120 公分以上到底包不包含 120 公分?
實際上此題是不包含 120 公分的,而在往後的題目中,除了題目說明是大於等 於 120 以上公分才有等號,否則只有單單一個以上是都不包含等號的。
如果用b代表身高,則「身高在 120 公分以上要買全票。」可簡記為:
「b>120」,其中「>」要讀作「大於」,也可讀作「不小於或等於」。
【範例】:如果小誠這次段考的數學成績在 80 分以下,就要禁止打電玩一個月。
說明 :數學成績在 80 分以下,如果剛好考 80 分,還能打電玩嗎?
「如果小誠這次段考的數學成績少於 80 分,就要禁止打電玩一個月。」
如果用 a 代表這次段考的數學分數,那「如果小誠這次段考的數學成績 少於 80 分,就要禁止打電玩一個月。」可簡記為:「 a <80」,其中「<」
要讀作「小於」,也可以讀作「不大於或等於」。
【範例】:到郵局寄長方體的包裹時,郵局規定:「長方體的最長邊不得超過 150 公分,
另外兩邊和的兩倍加上最長邊不能超過 300 公分。」請利用不等號來表示這 個規定。
解 :設最長邊的長度為 a 公分,兩邊的長度分別為b公分、 c 公分。
則「最長邊不得超過 150 公分」可表示成: a £ 150。
「兩邊和的兩倍加上最長邊不能超過 300 公分」可表示成:2(b+ c )+ a £ 300。
所以,如果長方體的三邊長為 a 、b、 c ,而且 a 為最長邊,
則此規定可表示成: a £ 150 而且 a +2b+2 c £ 300。
【範例】:如果有一個長方體盒子的三邊長為: a 、b、 c (公分),且 a 為最長邊,並規 定 a ³ 100(公分)而且 a +b+ c £ 200(公分)。請問下列哪一個符合此規定?
(1) 50 公分、50 公分、100 公分 (2) 80 公分、80 公分、100 公分 解 :(1) 最長邊是 100 ³ 100(公分)而且 50+50+100=200 £ 200(公分)
所以此正方體符合規定。
(2) 最長邊是 100 ³ 100(公分)但是 80+80+100=260>200(公分) 此正方體不符合規定。
36<t<37 的意義:
在許多公共場合未發現到許多與不等號相關的規定。例如:坐公車 100 公分 以下可以半價。去電影院看電影,身高如果在 100 公分和 130 公分之間,可 以買半票。量體溫時,溫度在 36℃和 37℃之間,就算是正常體溫。
而這些例子中有些有用到「之間」這個敘述,都會牽涉到兩個不等式。
【範例】:「體溫在 36℃和 37℃之間(不包含 36℃和 37℃),算是正常體溫。」試著 將這句話用不等號來表示。
解 : 假設用 t 表示體溫,則可將上面的條件改寫成: t <37 且 t >36 又為了方便可將兩個不等式合併:
∵ t >36 可寫成 36< t ,而且 t <37 ∴ 36< t <37 或者是:
∵ t <37 可寫成 37> t ,而且 t >36 ∴ 37> t >36
所以「體溫在 36℃和 37℃之間(不包含 36℃和 37℃)」這個敘述,
可表示成:36< t <37 或 37> t >36
【範例】: 試著用符號和不等號來表示下列的敘述:
(1) 陳老師從台北開車回來台中的時速都在 90 公里到 100 公里之間(包含 90 公里和 100 公里)。
(2) 小誠家的面積小於 60 坪。
(3) x 是小於 10 的正數。
解 : (1) 設車速每小時 x 公里,依題意: x ³ 90 且 x £ 100
∴ 可表示成 90 £ x £ 100。
(2) 設小誠家的面積為 x 坪,依題意: x <60,且面積一定為正數,∴ x >0 則此題可表示成: 0< x <60。
(3) 依題意: x <10,又 ∵ x 是正數,∴ x >0 則此題可表示成: 0< x <10。
【範例】: 試著用合併的不等式來表示下列各式:
(1) 參加畢業旅行的人數不到 50 人,可是按照規定:每團人數一定要滿 10 人才能組成一團。
(2) 琦琦的身體質量指數不少於 17.5 但是少於 22.5。
解 : (1) 設有 x 人,依題意: x <50 且 x ³ 10 ∴ 可表示成:10 £ x <50 (2) 設琦琦的身體質量指數為 x ,依題意: x ³ 17.5 且 x <22.5
∴可表示成:17.5 £ x <22.5
E70201
【例題 1】 【例題 2】
用不等式表示下列的敘述:
(1) x 是小於 8 的正數。
(2) b是大於-3 的負數。
(3) 3 x 小於或等於 120。
解:
(1) 0< x <8 (2) -3<b<0。
(3) 3 x £ 120。
用不等式表示下列的敘述:
(1) x 、y兩數的乘積比-20 小。
(2) b-5 不小於 5。
(3) 若以 w 表示體重,用不等式表示
「體重不低於 58 公斤且未滿 65 公斤」
解:
(1) x y<-20 (2) b-5 ³ 5。
(3) 58 £ w <65。
【例題 3】 【例題 4】
下列那一組數滿足不等式:2 a ³ b+1 (1) a =0,b=-1
(2) a =-2,b=-2 解:
(1) 2.0=0 = -1+1=0
(2) 2.(-2)=-4 < -2+1=-1 答:第(1)組。
下列那一組數滿足不等式: a +2 £ 2b (1) a =-1,b=0
(2) a =-3,b=1 解:
(1) -1+2=1 > 2.0=0 (2) -3+2=-1 < 2.1=2 答:第(2)組。
【例題 5】 【例題 6】
如果有兩個不等式 x >-3 以及 x <7 同 時成立,請將兩式合併為一個不等式。
解:
-3< x 且 x <7 所以-3< x <7
如果有兩個不等式 2 x £ 8 以及 3 x ³ -15 同 時成立,請將兩式合併為一個不等式。
解:
2 x £ 8 Þ x £ 4
3 x ³ -15 Þ x ³ -5 Þ -5 £ x
-5 £ x 且 x £ 4 所以-5 £ x £ 4
正負數、減法和大小比較:
不管是運用數的運算規律,還是利用數線的表示法,我們都學過「正數加正數還 是正數,負數加負數還是負數」的規律。乘除法也有「正正得正,負負得正」、
「正負得負,負正得負」的規律。下面我們來做個範例。
【範例】: 在下列□中,填入「>」或「<」:
(1) 如果 a >0,b>0,則 a +b□ 0, a .b□ 0。
(2) 如果 a <0,b<0,則 a +b□ 0, a .b□ 0。
解 :(1) ∵ a 、b都是正數。 ∴ a +b、 a .b都會是正數。
則: a +b> 0, a .b> 0。
(2) ∵ a 、b都是負數。 ∴ a +b還是負數。
但是 ∵ 「負負得正」 ∴ a .b是正數。
則: a +b< 0, a .b> 0。
但是在減法時,因為是兩個數相減的結果,所以有可能是正數、可能是負數、也 可能是 0。因此,要判斷兩數相減結果的不等號為何?就要利用「大減小為正,小減 大為負」這個規律了。
利用不等式記法,將規律改寫如下:
「大減小為正」:如果 a >b,則 a -b>0。
「小減大為負」:如果 a <b,則 a -b<0。
【範例】: 在下列□中,填入「>」或「<」: (1) 2
1 - 9
1 □ 0 (2) 15
4 - 9
4 □ 0 解 : (1) ∵
2 1 >
9
1 ∴
2 1 -
9
1 > 0。
(2) ∵ 15
4 < 9
4 ∴
15 4 -
9
4 < 0。
【範例】: 請問下列哪一個式子表示「正數的相反數是負數」這個規律。
(1)若 a >0,則- a >0 (2)若 a >0,則- a <0 (3)若 a <0,則- a >0 解 :∵ a 是正數,∴ a >0。
∵ a 的相反數為- a 而且為負數,∴- a <0。
則「正數的相反數是負數」可用,若 a >0,則- a <0 來表示。
我們在下面會舉一些範例,來說明用減法來比較數的大小,有的時候會比直接計算 出結果更容易。
E70201
【範例】: 比較下列各組的大小:(1) (9.99) 2 和 9.99 (2) (0.99) 2 和 0.99 解 :(1) (9.99) 2 -9.99=9.99 × 9.99-9.99
=9.99 × (9.99-1)
=9.99 × 8.99>0
∵ 「大減小為正」 ∴(9.99) 2 >9.99 (2) (0.99) 2 -0.99=0.99 × 0.99-0.99
=0.99 × (0.99-1)
=0.99 × (-0.01)<0
∵ 「小減大為負」 ∴(0.99) 2 <0.99 備註:當 a >1 時,若 n>m>0,則 a > n a 。 m
當 0< a <1 時,若 n>m>0,則 a < n a 。 m
【範例】: 比較下列各組的大小:(1) (9.99) 4 和(9.99) 2 (2) (0.99) 4 和(0.99) 2 解 :(1) ∵ 9.99>1,∴ (9.99) 4 >(9.99) 2 。
(2) ∵ 0<0.99<1, ∴ (0.99) 4 <(0.99) 2 。
三一律:
如果 a 和b表示任意兩數,我們知道 a 和b的大小關係,恰好是下列三者中的一個:
a >b、 a =b、 a <b。
這三種情況有一種會成立,而且只有一種會成立。在數學上,我們稱之為三一律。
遞移律:
已知小誠比小愛高,而小愛又比小琪還高,所以我們知道小誠會比小琪還高。
再舉一個分數的例子,帶分數 199
1 89 比 1 還大,1 比真分數 89
79 還大,所以 199 1 89
比 89
79 還大。像這樣間接利用第三個數來比較大小時,就有用到遞移律。
如果有三個任意數 a 、b、 c ,則遞移律可表示成:
若 a >b且b> c ,則 a > c 。 若 a <b且b< c ,則 a < c 。 若 a ³ b且b ³ c ,則 a ³ c 。 若 a
£
b且b£
c ,則 a£
c 。【範例】: 如果 a +1=b,b+1= c ,試比較 a 、b、 c 三個數的大小。
解 :∵ a +1=b , ∴ a <b。
∵ b+1= c , ∴ b< c 。 則由遞移律可以得知: a <b< c 。
【範例】: 如果 a =b-1, a = c +1,試比較 a 、b、 c 三個數的大小。
解 :∵ a =b-1 , ∴ a <b。
∵ a = c +1 , ∴ c < a 。 則由遞移律可以得知: c < a <b。
不等號在數線上的表法:
1.「 x = y」:等號用來表示兩個量 x 與y是相等。
【範例】: 2+5 =7
【範例】: 3 x =12
2.「 x > y」:大於符號用來表示 x 是大於y。
【範例】: 2+8 >7
【範例】: x > 2 表示數線上所有大於 2 的點。
3.「 x ³ y」:大於等於符號用來表示 x 是大於或等於y。
【範例】: 2+8 ³ 7
【範例】: 2+8 ³ 10
【範例】: x ³ 2 表示數線上所有大於等於 2 的點。
4.「 x < y」:小於符號用來表示 x 是小於y。
【範例】: 2+8 < 27
【範例】: x < -4 表示數線上所有小於-4 的點。
5. 「 x £ y」:小於等於符號用來表示 x 是小於或等於y。
【範例】: 2+8 £ 17
【範例】: 2+8 £ 10
【範例】: x £ -4 表示數線上所有小於或等於-4 的點。
0 2
0 2
0
4
0
4
E70201
0 22
不等式的移項規則:1. 不等號中一個數或未知數,從不等式一邊移到另一邊時,則要變號,但不等號不變。
【範例】: 化簡不等式: x -2>4,並在數線上標示其範圍。
解 :
x -2>4 Û x >4+2 Û x >6
【範例】: 化簡不等式:5 x -2 £ 2 x +4,並在數線上標示其範圍。
解 :
5 x -2 x £ 4+2 Û 3 x £ 6 Û x £ 2
【範例】: 化簡不等式:5( x -4) < 2( x + 4),並在數線上標示其範圍。
解 :
5 x -20 < 2 x +8 Û 5 x -2 x < 8+20 Û 3 x < 28
Û x < 3 28
2. 不等號兩邊同乘正數時不等號不變。
【範例】: 化簡不等式:
4
1 ( x +2)< 6,並在數線上標示其範圍。
解 : 4
1 ( x +2) < 6 Û 4 1 x +
2
1 < 6
Û 4
1 x < 6-
2 1
Û 4 × 4
1 x < 4 × 2 11
Û x < 22 0 2
0 28
3
0 6
【範例】: 化簡不等式:2( x -2) > 6,並在數線上標示其範圍。
解 : 2( x -2) > 6 Û 2 x
-
4 > 6 Û 2 x > 10 Û 21 × 2 x > 2 1 × 10 Û x > 5
3. 不等號兩邊同乘負數時大於變為小於。
【範例】: 化簡不等式:- x +2 > 7,並在數線上標示其範圍。
解 : - x +2 > 7 Û - x > 5
Û x < -5 (同乘負數, 「>」變「<」)
【範例】: 化簡不等式:-
4
1 ( x +2) > 6,並在數線上標示其範圍。
解 : - 4
1 ( x +2) > 6
Û ( x +2) < 6 × (-4) ( 兩邊同乘-4,「>」變「<」) Û x + 2 < -24
Û x < -24-2 Û x < -26
4. 不等號兩邊同乘負數時小於變為大於。
【範例】: 化簡不等式 4
1 ( x +2) < 6 (2 x -4)。
解 : 4
1 ( x +2) < 12 x -24 (兩邊同乘 4) Û x +2 < 4(12 x -24)
Û x +2 < 42 x -96 Û x -42 x <-98
Û -41 x <-98 (兩邊同乘 -1,「<」變「>」) Û 41 x >98
Û x > 41 98
0 5
0
5
26 0
0 98
41
E70201
5. 不等號兩邊同乘負數時大於等於變為小於等於。
【範例】: 化簡不等式:-3 x -7 ³ 13-2 x ,並在數線上標示其範圍。
解 : -3 x -7 ³ 13-2 x Û -3 x +2 x ³ 13+7
Û - x ³ 20 (兩邊同乘 -1,「 ³ 」變「 £ 」) Û x £ -20
6. 不等號兩邊同乘負數時小於等於變為大於等於。
【範例】: 化簡不等式:-5 ( x +2) £ 2 x + 6,並在數線上標示其範圍。
解 : -5 ( x +2) £ 2 x + 6 Û -5 x -10 £ 2 x + 6 Û -5 x -2 x £ 6 + 10 Û -7 x £ 16 ( 兩邊同乘 -
7 1 )
Û x ³ - 7 16
結論:當 a>b 時,
推論 1:對任意數 c,我們恆有 a+c>b+c,a-c>b-c;
推論 2:對任意正數 c>0,我們恆有 ac>bc,
c a >
c b ; 推論 3:對任意負數 c<0,我們恆有 ac<bc,
c a <
c b 。 此外,對於不等號「<」、「
³
」和「£
」,上述的推論也都成立。20 0
16 0 7
【例題 1】 【例題 2】
下面的形式哪些稱為一元一次不等 式,請在括號內打勾:
( Ö ) -2> x -2 ( Ö ) 3( x +5)
³
5 x -3 ( Ö ) x + 5<32 x +4
£
3 x + 3 ( Ö ) | 2 x -1 |<|-4 x +1|
( Ö ) 3 x -4
³
5 x +1下面的形式哪些稱為一元一次不等 式,請在括號內打勾:
( Ö ) - 2
x +1> x -2
( Ö ) x - 3 x
³
53 x -9
( Ö ) 3 x +7<3 x +4
£
3 x + 3 ( Ö ) | 2 x -1 |<|-4 x +1|( Ö ) | 2
x -1 |
³
2 2 x +9【例題 3】 【例題 4】
請在數線上標出下列不等式的範圍:
(1) x >-1 ; (2) 0< x <2 解:
(1)
(2)
請在數線上標出下列不等式的範圍:
(1) x
³
2; (2) -1£
x <3 解:(1)
(2)
【例題 5】 【例題 6】
請在數線上標出下列不等式的範圍:
(1) -4
£
x£
-2;(2) -2£
x£
4 解:(1) (2)
請在數線上標出下列不等式的範圍:
(1) x>2;x<-1;(2) x
³
2;x£
-1 解:(1) (2)
【例題 7】 【例題 8】
化簡下列各一元一次不等式:
(1) x +5>-2 (2) x -6<2
答:(1) x >-7。 (2) x <8。
化簡下列各一元一次不等式:
(1) -15> x -9 (2) -6< x +2
答:(1) x <-6。 (2) x >-8。
2 1 0 1
2 1 0 1 2
2
0 1 3
1 0 1 2 3
4 2 0 2
2 0 2 4
2 1 0 1 2
2 1 0 1 2
E70201
【例題 9】 【例題 10】
化簡下列各一元一次不等式:
(1) 3 x +5>-2 (2) 2 x -10<22 解:(1) 3 x +5>-2
3 x >-7
∴ x >-
3 7 (2) 2 x -10<22
2 x <32
∴ x <16
化簡下列各一元一次不等式:
(1) 2 x +5
£
-21 (2) 5 x -10³
x +6 解: (1) 2 x +5£
-212 x
£
-26∴ x
£
-13 (2) 5 x -10³
x +64 x
³
16∴ x
³
4【例題 11】 【例題 12】
化簡下列各一元一次不等式:
(1) 3
2 ( 3 x +9) < 6 ( 3
2 x -1)
(2) - 4
1 ( 12 x +28) £ 6 x +2 解:(1)
3
2 ( 3 x +9) < 6 ( 3
2 x -1) 2 x +6<4 x -6
2 x >12
∴ x >6 (2) -
4
1 ( 12 x +28) £ 6 x +2
-3 x -7≦6 x +2 9x≧-9
∴ x≧-1
化簡下列各一元一次不等式:
(1) - 2( 3 x +1) £ 5 x + 9 (2) -
3
2 ( 6 x +1) >2 3 2
解:(1) - 2( 3 x +1) £ 5 x + 9
- 6 x -2 £ 5 x + 9 11 x ≧-11
∴ x ≧-1 (2) -
3
2 ( 6 x +1) >2 3 2
-2( 6 x +1)>8 6 x +1<-4 6 x <-5
∴ x <-
6 5
【例題 13】 【例題 14】
化簡下列各一元一次不等式:
5 x +2< 2( x -1) £ x +5 解:
(1) 5 x +2<2( x -1) 3 x <-4
∴ x <-
3 4
(2) 2( x -1) £ x +5
∴ x £ 7
由(1)(2)得到 x <-
3 4
化簡下列各一元一次不等式:
3 x
-
9<6( x +2)<3 x -1 解:(1) 3 x
-
9<6( x +2) 3 x >-21∴ x >-7
(2) 6( x +2)<3 x -1 3 x <-13
∴ x <-
3 13
由(1)(2)得到 -7< x <-
3 13